Измельченные бумажно-смоляные пленки как реакционно-способные наполнители карбамидоформальдегидных смол. С. 153–166

УДК

674-419:676.266.4:665.939.56

DOI:

10.37482/0536-1036-2022-3-153-166

Аннотация

Измельченные в порошок бумажно-смоляные пленки, состоящие из пропиточной меламинокарбамидоформальдегидной смолы и беленой целлюлозы, представляются перспективными наполнителями фанерных клеев, позволяющими увеличить вязкость клеевой композиции и обеспечить химическое взаимодействие с компонентами карбамидоформальдегидных смол. Установлено, что условная вязкость клея при введении в карбамидоформальдегидную смолу 4...6 % бумажно-смоляных пленок повышается на 80...110 %, однако рост вязкости сопровождается увеличением продолжительности желатинизации клея на 25...35 %. Реакционную способность пленок, обусловленную возможностью совместной поликонденсации карбамидо- и меламинокарбамидоформальдегидных олигомеров, изучали путем определения остаточных гидроксиметильных групп в отвержденных клеевых композициях. Согласно полученным результатам, при введении в смолу бумажно-смоляных пленок, содержание непрореагировавших гидроксиметильных групп увеличивается с 1,0 % в композиции без наполнителя до 2,5 % в композиции с 10 % пленок. Выявили, что содержание непрореагировавших гидроксиметильных групп в отвержденном клее на 90 % зависит от продолжительности желатинизации клеевой композиции. Для ускорения отверждения клея заменили хлорид аммония на более эффективный отвердитель МО-4СБ, позволяющий при массовой доле 4...5 % сократить продолжительность желатинизации на 15 %. Содержание гидроксиметильных групп в отвержденном клее с 4 % бумажно-смоляных пленок и 4...5 % МО-4СБ составило 0,6...0,7 %, что на 30...40 % меньше, чем в смоле без наполнителей. Образцы 3-слойной фанеры из композиции, содержащей 4 % наполнителя и 4 % модификатора-отвердителя МО-4СБ, имели прочность клеевого шва при скалывании на 15 % выше по сравнению контролем, изготовленным по традиционной рецептуре из клея, содержащего 8 % каолина и 1 % хлорида аммония. Прирост прочности позволил сократить норму расхода клея на 15 % с сохранением физико-механических показателей на уровне требований ГОСТ 3916.1–2018. Таким образом, использование 4 % бумажно-смоляных пленок в качестве наполнителя клея из карбамидоформальдегидной смолы повышает вязкость клеевой композиции до уровня существующих минеральных наполнителей, а также увеличивает прочность и водостойкость отвержденного полимера. Рост физико-механических показателей обеспечивается за счет сополиконденсации карбамидо- и меламинокарбамидоформальдегидных олигомеров. Однако для приемлемой скорости реакции требуется использовать более эффективные отвердители, чем хлорид аммония.

Сведения об авторах

Д.В. Иванов¹, канд. техн. наук, ст. преподаватель;
ResearcherID: ABF-7853-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0001-2461
К.Э. Бака², инж.-лаборант; ResearcherID: AAN-1221-2021,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4826-7666
Д.А. Конарейкина¹, специалист по уч.-метод. работе;
ResearcherID: ABF-7854-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3108-3016
¹Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург, Россия, 194021; ivanov.d.v.spb@74.ru,
dashakonareikina2012@yandex.ru
²ОАО «Фанпласт», ул. Днепропетровская, д. 8, Санкт-Петербург, Россия, 191119; ksenyabaca@gmail.com

Ключевые слова

бумажно-смоляные пленки, карбамидоформальдегидная смола, меламиноформальдегидная смола, гидроксиметильные группы, наполнители, модификатор-отвердитель, древесностружечные плиты, фанера

Для цитирования

Иванов Д.В., Бака К.Э., Конарейкина Д.А. Измельченные бумажно-смоляные пленки как реакционно-способные наполнители карбамидоформальдегидных смол // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 3. С. 153–166. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-3-153-166

Литература

1. Бараш Л.И. Слоистые пластики, декоративные поверхности. СП б.: Химиздат, 2007. 256 с.
   Barash L.I. Laminates and Decorative Surfaces. Saint Petersburg, Khimizdat Publ., 2007. 256 p. (In Russ.).

2. Волков А.В., Кондратьев В.П., Орлов А.Т., Редькина Т.П., Шевандо Т.В., Шорникова Н.Ю., Варыгин В.С., Филиппова Е.О., Соколова Е.Г. Справочник фанерщика /под ред. А.В. Волкова, А.Т. Орлова. СП б.: Политехн. ун-т, 2010. 486 с.
   Volkov A.V., Kondrat’yev V.P., Orlov A.T., Red’kina T.P., Shevando T.V., Shornikova N.Yu., Varygin V.S., Filippova E.O., Sokolova E.G. Handbook of Plywood Producer. Saint Petersburg, SPbPU Publ., 2010. 486 p. (In Russ.).

3. Гамова И.А., Абрамов Н.А., Чернышева Э.С. Использование отходов декоративных бумажно-смоляных пленок // Древесные плиты: теория и практика: материалы XXII Междунар. науч.-практ. конф., 20–21 марта 2019 г. / под ред. А.А. Леоновича. СП б.: Политехн. ун-т, 2019. С. 48–52.
   Gamova I.A., Abramov N.A., Chernysheva E.S. Waste Processing of Decorative Paper-Resin Films. Wood Boards: Theory and practice. Proceedings of the 22nd International Scientific and Practical Conference. Saint Petersburg, SPbPU Publ., 2019, pp. 48–52. (In Russ.).

4. Иванов Д.В., Екатеринчева М.А., Калашников А.А., Печковская Д.А., Никифорова П.К., Елисеев Д.М. Использование модификаторов-отвердителей серии МО-4 как компонентов клеев из карбамидоформальдегидной смолы // Древесные плиты и фанера: теория и практика: материалы Всерос. науч.-практ. конф., 17–18 марта 2021 г. СП б.: Политех-Пресс, 2021. С. 110–117.
   Ivanov D.V., Ekaterincheva M.A., Kalashnikov A.A., Pechkovskaya D.A., Nikiforova P.K., Eliseyev D.M. The Use of МО-4 Series Modifiers-Hardening Agents as Components of Urea-Formaldehyde Resin Glues. Wood Boards: Theory and practice. Proceedings of the 24th International Scientific and Practical Conference. Saint Petersburg, Politekh-Press, 2021, pp. 110–117. (In Russ.).

5. Кастерина Т.Н., Калинина Л.С. Химические методы исследования синтетических смол и пластических масс. М.: Госхимиздат, 1963. 288 с.
   Kasterina T.N., Kalinina L.S. Chemical Methods for Studying Synthetic Resins and Plastics. Moscow, Goskhimizdat Publ., 1963. 288 p. (In Russ.).

6. Кондратьев В.П., Доронин Ю.Г. Водостойкие клеи в деревообработке. М.: Лесн. пром-сть, 1988. 216 с.
   Kondrat’yev V.P., Doronin Yu.G. Waterproof Glues for Woodworking. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1988. 216 p. (In Russ.).

7. Мурзин В.С., Кантиева Е.В., Пономаренко Л.В. Эффективность применения наполнителей при производстве фанеры на малотоксичных карбамидоформальдегидных смолах // Лесотехн. журн. 2012. № 3(7). С. 20–24.
   Murzin V.S., Kantiyeva E.V., Ponomarenko L.V. Efficiency of Fillers in the Production of Plywood Based on Low-Toxic Urea-Formaldehyde Resins. Forestry Engineering Journal, 2012, no. 3(7), pp. 20–24. (In Russ.).

8. Пермяков А.В., Гамова И.А., Иванов Д.В. Модифицирование клея для фанеры измельченными отходами бумажно-смоляных пленок // Древесные плиты и фанера: теория и практика: материалы Всерос. науч.-практ. конф., 17–18 марта 2021 г. СП б.: Политех-Пресс, 2021. С. 94–98.
   Permyakov A.V., Gamova I.A., Ivanov D.V. Modification of Plywood Glue with Shredded Waste of Paper-Resin Films. Wood Boards: Theory and practice. Proceedings of the 24th International Scientific and Practical Conference. Saint Petersburg, Politekh-Press, 2021. pp. 94–98. (In Russ.).

9. Плотникова Г.П., Плотников Н.П. Модификация связующего для использования некондиционного сырья в производстве древесностружечных плит // Системы. Методы. Технологии. 2013. № 2(18). С. 142–146.
   Plotnikova G.P., Plotnikov N.P. Modification of Binder to Use Off-Grade Raw Materials in Chipboard Production. Systems. Methods. Technologies, 2013 vol. 2(18), pp. 142–146. (In Russ.).

10. Романов Н.М. Отверждение смесей карбамидоформальдегидных и меламиноформальдегидных смол. Существование критических соотношений // Состояние и перспективы развития производства древесных плит: тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф., 15–16 марта 2006 г. Балабаново, 2006. С. 76–85.
    Romanov N.M. Hardening of Urea-Formaldehyde and Melamine-Formaldehyde Resins Mixtures. Existence of Critical Ratios. State and Prospects for the Development of Wood Based Panels: Abstracts of the International Scientific and Practical Conference. Balabanovo, 2006, pp. 76–85. (In Russ.).

11. Роффаэль Э. Выделение формальдегида из древесностружечных плит: пер. с нем. А.П. Штембаха и В.Б. Семеновой / под ред. А.А. Эльберта. М.: Экология, 1991. 160 с.
    Roffael E. Die Formaldehyd-Abgabe von Spanplatten und anderen Welkstoffen. Transl. from German by A.P. Shtembakh and V.B. Semyonova. Ed. by A.A. El’bert. Moscow, Ekologiya Publ., 1991. 160 p. (In Russ.).

12. Смола карбамидоформальдегидная КФМТ-15 // ПК Ф Поволжье. Режим доступа: http://pkf-volga.ru/smola-karbamidoformaldegidnaya-kfmt-15 (дата обращения: 23.04.21).
    Urea-Formaldehyde Resin КФМТ-15. PKF Povolzhye. (In Russ.).

13. Шишаков Е.П., Шпак С.И., Чубис П.А., Шевчук М.О. Влияние наполнителей и катализаторов на физико-химические свойства карбамидоформальдегидных смол // Тр. БГТУ . № 4. Химия, технология органических веществ и биотехнология. 2015. № 4(177). С. 102–108.
    Shishakov E.P., Shpak S.I., Chubis P.A., Shevchuk M.O. Fillers and Catalysts Effect on the Physicochemical Properties of Urea-Formaldehyde Resins. Proceedings of BSTU, Series 4. Chemistry, Organic Substances, Technology and Biotechnology, 2015, no. 4(177), pp. 102–108. (In Russ.).

14. Эльберт А.А. Химическая технология древесностружечных плит. М.: Лесн. пром-сть, 1984. 224 с.
    El’bert A.A. Chemical Technology of Particle Boards. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1984. 224 p. (In Russ.).

15. Ayrilmis N., Kwon J.-H., Lee S.-H., Han T.-H., Park C.-W. Microfibrillated-Cellulose Modified Urea-Formaldehyde Adhesives with Different F/U Molar Ratios for Wood Based Composites. Journal of Adhesion Science and Technology, 2016, vol. 30, iss. 18, pp. 2032–2043. https://doi.org/10.1080/01694243.2016.1175246

16. Cui H.-W., Du G.-B. Development of a Novel Polyvinyl Acetate Type Emulsion Curing Agent for Urea Formaldehyde Resin. Wood Science and Technology, 2013, vol. 47, iss. 1, pp. 105–119. https://doi.org/10.1007/s00226-012-0489-4

17. Dziurka D., Mirski R. Properties of Liquid and Polycondensed UF Resin Modified with pMDI. Drvna Industrija, 2014, vol. 65, no. 2, pp. 115–119. https://doi.org/10.5552/drind.2014.1321

18. Edoga M. Ethylated Urea-Ether-Modified Urea-Formaldehyde Resins, Part I: Structural and Physic Chemical Properties. Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies, 2006, vol. 5(9), pp. 121–136.

19. Kunaver M., Medved S., Čuk N., Jasiukaitytė E., Poljanšek I., Strnad T. Application of Liquefied Wood as a New Particle Board Adhesive System. Bioresource Technology, 2010, vol. 101, iss. 4, pp. 1361–1368. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.09.066

20. Wang Z., Xue J.W., Qu J.B., Liu W.X. Synthesis of Wood Lignin-Urea-Formaldehyde Resin Adhesive. Advanced Materials Research, 2012, vol. 560-561, pp. 242–246. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.560-561.242